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1、实验二 风扇开环控制设计实验一、实验目的：1、学习风扇的开环控制原理。2、学习使用PSOC单片机进行风扇开环控制的编程设计。二、实验原理：（一）三线风扇 三线风扇在工业生产中经常用到。可以应用到硬件系统的温度管理。三线为- 红 电源-黑地- 蓝 转速下面原理图展示了风扇的连接电路：TachOutBlue图 1-1 风扇的连接电路风扇即是一个电动机。提供电源则运行。电压越高则运行越快。注意到转速测量线需 要一个上拉电阻。最初速度计为一个被点击驱动轴撞击来进行开关的机械开关。现代测速机 为电子的但仍旧是只能输出低。这样就允许使用不同的电压在电机和控制硬件上。（二） PSOC中的PWM模块PSoC
2、器件集成了8 位和16 位的通用可编程脉宽调制模块，脉宽调制模块通常要占用12个PSoC数字模块资源，这主要取决于要使用的PWM模块的位宽。它具有周期和脉宽 编程实时修改的特点，模块的时钟和使能信号具有多个信号源，方便用户使用。 1.PWM 模块概述脉冲宽度调制模块（Pulse Width Modulator，PWM）提供了比较输出用于产生单独或 连续的时序和控制信号。PWM提供了一种简单的方法来产生精确的复杂实时事件。 PWM模块可以产生最多两个左/右对齐的PWM输出，1个中心对齐或双沿 PWM输出。PWM输出被双缓冲用于避免由于运行时占空比改变所产生的毛刺。左对 齐PWM是通常使用的PWM
3、形式。中心对齐PWM经常使用在AC电机控制来保证相位 的对齐。双沿PWM被优化用于功率转换，在功率转换中必须调整相位。可选的死区控制及可调的死区时间提供了互补的输出， 在每个过渡过程输出 为低。互补输出和死区时间经常用在驱动半桥配置的功率器件，以避免短路对器 件造成的损害。当使能一个kill输入时，能禁止死区输出。PWM模块提供了 3个kill模 式来支持多重应用环境。PWM模块的实现有两种方式：固定功能和UDB。当布局选项使用固定模式配置 PWM模块时，PWM被放置在芯片的固定功能块内。当使用固定功能的配置时，其功能包括：*无计数值访问，即ReadCapture()和ReadCounter
4、()不可用； *只有一种输出模式，无中心对齐、双沿、抖动或两个输出模式； *只有异步Kill模式；*无触发功能；*只有连续运行模式；*只有软件使能模式；*简化的死区功能，限制在0-3死区计数；*当使能死区时，简化I/O，即TC和CMP 1变成了PH1和PH2。而当使用UDB的配置时，计数器具有可配置的复杂功能，其功能主要包括： *8/16位分辨率；*多个脉冲宽度调制模式；*可配置的触发器； *可配置的捕获模式；*可配置的软件/硬件使能；*可配置的死区； 哆种Kill模式；*定制的配置工具。2. PWM 模块参数设置在 Configure 标签下，可以对以下参数进行设置：*Name:可以改变PW
5、M模块的名字；implementation:选择PWM模块的实现方式，固定功能或UDB；*Resolution：设置PWM模块分辨率的位宽，位宽决定了 PWM模块周期计数值(Period) 的最大值， 8 位对应的周期计数值的最大值为255， 16 位对应的周期计数 值的最大值为 65535；*PWM Mode:选择PWM的输出模式；*Period:设置PWM的周期计数值，软件会自动根据连接到PWM模块上的时钟Clock 计算出 PWM 波对应的周期时间；*CMP Value： CMP是Compare的英文缩写，CMP Value用来改变PWM波的占空比；*CMP Type：设置比较模式，比较
6、模式设置为，小于”或者“小于或等于”；*Dead Band：设置死区。是否产生中断以及在 Advanced 标签下，可以对使能模式，运行模式，触发模式等进 行设置，同时，还能设置中断的触发方式。3. PWM 模块函数介绍PWM_Start():初始化PWM模块的参数，同时，使能PWM模块；PWM_WriteCompare(unit8/16 compare)：软件控制CMP Value 改变PWM 波的占空比， 输入参数unit8/16 compare即为新的CMP Valueo系统运动控制软件模块中PWM模块的参数设置如下：UDB实现方式，8位分辨，一个 输出，周期值255，比较值255，比较
7、模式小于或等于，死区设置不使能。图 1-2 PWM 配置图 三）风扇的转速每个风扇都有若干个极。本实验的电机有8个极。每转一圈，回环传感器检测到（NS N S N S N S）。所以这个风扇的速度计产生的信号是风扇转速的四倍。在测量风扇转速前，知道风扇的极数是非常有必要的。传统风扇和电机速度表述为转每分（RPM）,它可由下式计算出来这是推导过程：60 n, -T7.“n I wFirstViuhje - liLLastVahte-3MHz - cNurti Cycles | +=空:一； yvFirstVahie. - -LastValue!或者更简单的：wSpcedRPM =（45 -10s
8、. E Cyc血）+ 用辭册血曲知讪mFurs tVahi & -卅込 as tVaiue j三、实验器材：序号名称型号与规格数量备注1PS0C开发板CY8CKIT-03012电脑13风扇1四、实验内容：1学习三线风扇电机的操作2.设计由三个数字块PWM组成的基本控制系统3使用一个实时时钟控制数字模块触发的中断4. 使用一个 Timer16 User Module 来测速五、实验步骤（一）、使用 PWM 驱动风扇步骤 1：新建工程 命名为Lab4A 方式三个引脚，引脚配置如下NamePortSelectDrive:Sw.! tchlnF42Digital InputResistive Full
9、 tipTachinFlDigital InputHigh Impedance DigitalanPWMOutPl 6Digital OutputStrang DriveLCD,配置到 P26:0步骤 2：搭建硬件 对应下图，搭建必要的硬件开发环境黄线Pl_4里线八、步骤 3：放置并配置 PWM 模块打开TopDesign.cysch配置PWM模块放置 PWM 模块到原理图双击 PWM 模块，进行如下配置-重命名为 FanPWM-分辨率设置为 8 位 打开 advanced 选项卡，修改 enablemode 为 hardware only 配置如上图所示，点击OK 连接逻辑低到 reset
10、引脚 连接逻辑高到 enable 引脚 连接时钟模块到clock引脚，双击时钟模块，重命名为Clock_PWM，修改频率为周期为 255Compare Type为Less （这样可以允许工作周期从0到100%）ClockPWML.25& kHztc pwm-啊 FsnPWMOutclockeset inteiruptSwitchin 曙8-bit(UDB)Tschln jh- - z_255kHz。这样配置可使输出频率为1000Hz放置LCD_Char模块，重命名为LCD，配置到P26:0 原理图如下FanPWM PWM enableLCDCharacter LCDuni Build工程步骤
11、4：编写软件 打开main.c添加代码来启动PWM和LCD模块 初始化 LCD 设定初始FanPWM脉冲宽度为255,并显示到LCD上 启动 FanPWM 在控制循环中- 读取开关(4_2)状态,并添加去抖动算法-如果开关(4_2)被按下，减少FanPWM的脉冲宽度，并更新显示到LCD上- Build 工程,确保没有错误- 下载程序到开发板，运行- 确定脉冲宽度为255，并且FanPWMOut连续- 使用示波器测量速度计信号,黄线为速度计端口 速度计只有在供电并 FanPWMOut 为高时才工作。 按开关，改变脉冲宽度为 254 使用示波器的一个通道来观察速度计信号，另一个通道观察FanPWM
12、Out信号 改变脉冲宽度为 128 使用示波器的一个通道来观察速度计信号，另一个通道观察FanPWMOut信号 实验主程序：（二）、综合电机驱动实验（硬件解决方案）步骤 1： 新建一个工程，命名为Lab4B 如下设定引脚NameFortSelectDriveSwitchinP42Digital InputResistive PullupTachinPl 4Digital InputHigh Impedance DigitalFanFOOutPl 61Digital OutputStrong DriveTachOyerrideOutPl 7Digital OutputStrong Drive步骤
13、 2：搭建硬件 按照上表，对应连接电路。步骤 3：放置并配置用户模块 打开 TopDesign.cysch 来配置 PWM 模块 放置 PWM 模块到原理图 双击 PMW 模块，打开配置窗口 重命名模块为 TachOverridePWM 如下配置： 16位分辨率 单输出PWM模式 周期数为 1000 脉冲宽度为 20 Compare Type 为 Less 在advanced标签下，修改使能模式为hardware only 连接 TachOverridePWM 的输出引脚到 TachOverrideOut 连接逻辑低到reset引脚 连接逻辑高到 enable 引脚 连接FanPWM的TC输出
14、引脚到TachOverridePWM模块的时钟输入引脚 连接FanPWM的PWM输出引脚和TachOverridPWM模块的PWM输出引脚到同一 个两输入或门的输入引脚 Build 工程步骤 4：编写软件 打开main.c ,复制Lab4A的代码添加到里面，并在如下位子添加启动TachOverrideOut模块的程序uint8 f anPWMCoinpar e;uintS bSwitchState=O;FanPWM_Start ().;LCD_Start();TachOverr idePWH_Start();LCD_InitLCD_Pr intStr ing ( wFanPWHCoinpare : ”);FanPWM_WriteCompare(255);LCD_Position(1,0); 剩下的代码保持不变 Build 工程，确认没有错误 下载程序到开发板，运行 连接 TachIn 和 TachOverrideOut到示波器三）、综合电机驱动实验（软件解决方案）（选做）步骤 1：复制 Lab4A 重命名为 Lab4C 设置 4 个引脚，并如下配置NameFortSelect
